專利名稱：輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料及其制備 工藝。
背景技術(shù)：
目前塑木復(fù)合材料的應(yīng)用包括鋪板、欄桿、鐵路側(cè)軌、圍欄、門窗框架，以及房屋和 其他結(jié)構(gòu)物。應(yīng)用于戶外的塑木復(fù)合材具有膨脹，扭曲，翹曲，易生長霉菌，腐朽，退色和易 損耗插件的缺點。塑木復(fù)合材料生物組分親水基的水分吸收是其力學(xué)性質(zhì)改變的主要原 因。因為水分的吸收降低了填料和聚合物基體之間的粘合力，因此復(fù)合物在風(fēng)化和微生物 的作用下更易降解。大多數(shù)商業(yè)生產(chǎn)的塑木復(fù)合材采用多組分混合的再生塑料，這對于塑 木復(fù)合材料的性能是一個重大的挑戰(zhàn)。不同塑料之間的不相容性限制了它的可循環(huán)性，這 種相容性導(dǎo)致聚合物易形成分散相，與相應(yīng)的單相材料相比這種具有分散相的共混物更易 碎。因此，亟待開發(fā)一種新型的、功能性的材料以解決目前存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足之處提供一種輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料。本發(fā)明的另一目的是提供該輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下方式實現(xiàn)的一種輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，該材料由表殼層和核芯層組成，其特征 在于該材料是通過以下方法制備得到的a)將HDPE或HDPE/PP共混物作為基體，添加基體重量0_45 %的木纖維得到混合 塑木材料，再添加該混合塑木材料重量10-20%的化學(xué)發(fā)泡劑和0-5%的發(fā)泡助劑作為芯 層材料；b)用HDPE作為基體，添加HDPE重量的0_20%的木纖維，并添加HDPE重量0_30% 的硬脂酸改性納米CaCO3或滑石粉作為表殼層材料；c)將上述a)步驟所得芯層材料和b)步驟所得表殼層材料通過不同的擠出機 分別熔融成料流，在模具的交匯室內(nèi)匯合共擠出得到輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材 料；該塑木復(fù)合材料的表殼層厚度為l_5mm，芯層材料充滿；擠出工藝為主螺桿擠出溫 度140-250°C，側(cè)螺桿擠出溫度100-150°C，模具溫度150-200°C ；優(yōu)選主螺桿擠出溫度 150-170°C，側(cè)螺桿擠出溫度120-130°C，模具溫度170_180°C。采用的模具為雙流道的核殼共擠模具，模具前端設(shè)有交匯室。使得兩種不同的材 料形成共擠擠出型材。本發(fā)明所述的化學(xué)發(fā)泡劑為偶氮類化合物，優(yōu)選偶氮二甲酰胺。所述的發(fā)泡助劑 為過氧化二異丙苯類，優(yōu)選過氧化二異丙苯(DCP)。本發(fā)明是結(jié)合發(fā)泡和共聚擠出技術(shù)，生產(chǎn)重量輕，功能性高密度聚乙烯(HDPE)型 的塑木型材。該共擠塑木產(chǎn)品高韌表殼層是由HDPE或HDPE添加木纖維(或者回收木纖維)的塑木，或再填加改性無機納米粒子材料組成；核芯層使用HDPE或HDPE/PP共混物作為基 體，添加基體重量0-45 %木纖維得到混合塑木材料，再添加該混合塑木材料重量10-20 % 化學(xué)發(fā)泡劑和0-5%的發(fā)泡助劑，通過擠壓過程變量，將兩層材料通過不同的擠出機分別熔 融成料流，在模具的交匯室內(nèi)匯合共擠得到輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木。本發(fā)明塑木復(fù)合材料核芯是發(fā)泡塑木材料，而殼層可根據(jù)應(yīng)用場所的要求，可為 實體或發(fā)泡聚合物。殼層作為阻擋層控制水分吸收和聲音反射；塑木發(fā)泡芯層，具有高效吸 聲、隔聲效果，增強螺釘固定性等作用。該共擠工藝是使用兩臺常規(guī)的擠出機分別供給不同 的熔融料流，在一個模具的交匯室內(nèi)匯合共擠得到復(fù)合制品的加工過程。本發(fā)明產(chǎn)品具有 阻隔、密封、耐腐蝕、抗菌性能，并且還具有較高的強度、剛度和硬度等。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過在配方、工藝上進行改進，使產(chǎn)品表殼層具有高強 度可增加耐久性，并且可反射聲波；芯層部分具有低密度可減輕重量的特征，并且可吸收聲 波。本發(fā)明材料具有耐腐蝕、抗菌等性能，并且力學(xué)強度、剛度、硬度和耐磨性能顯著提高。將塑木材料浸泡在人工模擬酸雨(H2SO4溶液)和人工模擬海水(NaCl溶液)條件 下測試其彎曲強度的保持率。本發(fā)明產(chǎn)品彎曲強度的保持率在90%以上。采用褐腐菌、白 腐菌、軟腐菌、白蟻等各種試驗方法對塑木材料進行腐蝕，重量損失率均小于5%。本發(fā)明材料在力學(xué)性能方面的測試主要是采用萬能試驗機、硬度測試儀、磨耗損 失儀分別測試產(chǎn)品的彎曲性能、洛氏硬度、耐磨性能，最優(yōu)結(jié)果可同時達(dá)到彎曲性能彎 曲強度彡35MPa，剛度彡3000MPa，洛氏硬度彡65，耐磨性能6000轉(zhuǎn)質(zhì)量損失彡1%。


圖1為本發(fā)明采用的模具剖面示意圖。圖2為本發(fā)明采用的模具主視圖。圖中1為型材，2為芯層喂料口，3為殼層喂料口，4為聯(lián)軸器，5為第一流道，6為交 匯室，7為厚度調(diào)節(jié)螺栓，8為第二流道。
具體實施例方式以下通過以下實施例對發(fā)明進行進一步的闡述說明實施例1采用HDPE/木纖維重量比例為70/30的混合材料，添加該混合塑木材料10 % AC(偶氮二甲酰胺)發(fā)泡劑和該混合塑木材料5% DCP(過氧化二異丙苯)作為芯層材料。采用HDPE作為基體，并添加HDPE重量的2 %硬脂酸改性納米CaCO3 (蕪湖偉翔超 微材料有限公司，型號BS6-DI)作為表層材料。具體擠出工藝調(diào)節(jié)模具厚度調(diào)節(jié)螺栓，使表殼層材料厚度為3mm ；將表殼層材料 在高混機中混合后，在雙螺桿擠出機(HPL27型)側(cè)擠出螺桿中擠出得到熔融料流；將芯層 材料在高速混合機中混合后，在雙螺桿擠出機(65型)中擠出得到熔融料流，兩種熔融料流 在模具的交匯室內(nèi)匯合，在牽引機的作用下擠出成型。模具為前端設(shè)有交匯室6的雙流道 140mmX25mm核殼共擠模具(如圖1 該模具包括第一流道5和第二流道8，殼層喂料口 3 位于模具上方與第二流道8連通，芯層喂料口 2位于模具側(cè)面與第一流道5連通，聯(lián)軸器4 置于模具上部第二流道8的外側(cè)，交匯室6設(shè)置于第一流道5的正前方，第一流道5和第二流道8送來的料流在交匯室6匯合)。具體制備時芯層材料熔融料流從芯層喂料口 2進 入第一流道5，表殼層材料熔融料流從殼層喂料口 3進入第二流道8，兩種料流在模具的交 匯室6內(nèi)匯合，在牽引機的作用下擠出成型得到型材1，冷卻，即得輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑 木復(fù)合材料。表殼層材料擠出時，采用側(cè)螺桿擠出溫度120-130°C，轉(zhuǎn)速10-15r/min，壓力 4MPa，芯層材料擠出時，采用的主螺桿擠出溫度150-170°C，轉(zhuǎn)速19_21r/min，壓力8MPa ； 模具溫度170-180°C。模具如圖1和圖2所示。制備得到的材料性能測試結(jié)果如表1所示表 權(quán)利要求
一種輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，該材料由表殼層和核芯層組成，其特征在于該材料是通過以下方法制備得到的a)將HDPE或HDPE/PP共混物作為基體，添加基體重量0 45％的木纖維得到混合塑木材料，再添加該混合塑木材料重量10 20％的化學(xué)發(fā)泡劑和0 5％的發(fā)泡助劑作為芯層材料；b)用HDPE作為基體，添加HDPE重量0 20％的木纖維，并添加HDPE重量0 30％的硬脂酸改性納米CaCO3或滑石粉作為表殼層材料；c)將上述a)步驟所得芯層材料和b)步驟所得表殼層材料通過不同的擠出機分別熔融成料流，在模具的交匯室內(nèi)匯合共擠出得到輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料；該塑木復(fù)合材料的表殼層厚度為1 5mm，芯層材料充滿；擠出工藝為主螺桿擠出溫度140 250℃，側(cè)螺桿擠出溫度100 150℃，模具溫度150 200℃；采用的模具為前端設(shè)有交匯室的雙流道核殼共擠模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，其特征在于所述的化學(xué) 發(fā)泡劑為偶氮類化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，其特征在于所述的偶氮 類化合物為偶氮二甲酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，其特征在于所述的發(fā)泡 助劑為過氧化二異丙苯類。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，其特征在于所述的過氧 化二異丙苯類為過氧化二異丙苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，其特征在于所述的擠出 工藝為主螺桿擠出溫度150-170°C，側(cè)螺桿擠出溫度120-130°C，模具溫度170_180°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料，該材料是將HDPE或HDPE/PP共混物作為基體，添加基體重量0-45％的木纖維得到混合塑木材料，再添加該混合塑木材料重量10-20％的化學(xué)發(fā)泡劑和0-5％的發(fā)泡助劑作為芯層材料；用HDPE作為基體，添加HDPE重量0-20％的木纖維，并添加HDPE重量0-30％的硬脂酸改性納米CaCO3或滑石粉作為表殼層材料；將上述步驟所得芯層材料和表殼層材料通過不同的擠出機分別熔融成料流，在模具的交匯室內(nèi)匯合共擠得到輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料。本發(fā)明輕質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)功能型塑木復(fù)合材料具有耐腐蝕、抗菌性能，并具有良好的力學(xué)強度、剛度、硬度和耐磨性能。
文檔編號C08K3/34GK101992576SQ20101027754
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者丁建生, 吳青林, 楊英昌 申請人:南京聚鋒新材料有限公司;南京聚隆科技股份有限公司